CN104841902A - 一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法，属于连铸自动控制领域。通过优化接缝点之前的铸坯生产计划，使中间坯的长度调整为定尺坯长度、坯头设定长度和坯尾设定长度之和，在下线切割时，只要把坯头设定长度加坯尾设定长度切割掉，剩下的铸坯仍是一块没有质量问题的铸坯产品。装置由工业设备和软件处理单元构成，工业设备包括伺服器、工业计算机；软件处理单元包括：数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元、客户端。其优点在于，实现了对于快速更换中间包期间产生的中间坯的切割优化处理，减少废坯的生成，提高钢水收得率，并且降低生产成本。

Description

一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法

技术领域

本发明属于连铸自动控制领域，具体涉及一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法。

背景技术

快速更换中间包的一般生产过程是指，随着旧中间包内上一炉钢水的减少，拉速由正常拉速逐渐降低，当中间包称重达到一定吨位时，主控工将拉速降至塞棒关闭拉速，同时选择快换中间包模式。中包工将新中间包停止烘烤，并将中包车开到旧中包车旁边。当达到塞棒关闭速度时，关闭塞棒，将旧中包车开到烘烤位，同时将新中包车开到浇注位。当新中间包内钢水重量达到开浇重量时自动开浇，结晶器内加入保护渣，达到开浇液位时启动拉矫机，并缓慢升高拉速，快速更换中间包过程结束。

连铸生产过程中，浇次之间的生产准备时间为2小时左右，不同钢厂有所差别。使用快速更换中间包技术，能够减少生产准备时间，提高炼钢连铸区域的生产作业率，提高产能，降低生产成本，最终达到效益最大化。

在快速更换中间包期间，新开浇炉次的坯头与上一炉次的坯尾进行焊合，形成“接缝点”，接缝点所在的铸坯被称为“中间坯”。目前，连铸生产现场技术人员一般对整块中间坯作为废坯处理，对资源造成极大的浪费。

目前，关于快速更换中间包领域的设备的实用新型专利比较多，主要有实用新型专利“一种中间包内设耐火防护结构”、实用新型专利“快速换包用连接件”、实用新型专利“带滑动装置的双包中间包”、实用新型专利“连铸快速更换中间包连接件”和实用新型专利“一种大断面连铸机快速更换中间包连接件”。另外，文献中提到的快速更换中间包领域的文章内容主要涉及中间包快换工艺操作实践，例如周文奎的“板坯连铸中间包快换工艺实践”、牛宇的“昆钢板坯连铸中间包快换工艺实践”、王保生的“首钢京唐公司连铸机异钢种快换中间包生产实践”、赵登报的“提高中间包快换成功率的生产实践”以及一项发明专利“中薄板坯连铸机结晶器低液位快速变更换中间包的方法”。综合认为，对于快速更换中间包期间产生的中间坯的切割优化处理和相关生产计划的优化装置及其方法的报道却没有。

发明内容

本发明提供一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法，通过优化接缝点之前的铸坯生产计划，使中间坯的长度调整为定尺坯长度、坯头设定长度和坯尾设定长度之和，在下线切割时，只要把坯头设定长度加坯尾设定长度切割掉，剩下的铸坯仍是一块没有质量问题的铸坯产品。从而实现了对于快速更换中间包期间产生的中间坯的切割优化处理，减少废坯的生成，提高钢水收得率，并且降低生产成本。

本发明提供了一种快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化装置，包括伺服器、工业计算机，伺服器与工业计算机相连接；伺服器中包括：数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元；工业计算机安装有客户端。

所述数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元运行于伺服器中；客户端运行于工业计算机中；

所述数据通讯单元，是通过工业以太网来完成数据存储单元与现场基础自动化设备的通讯；

所述数据存储单元，存储生产计划(计划切割长度、计划切割块数)、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围以及由所述数据通讯单元采集的铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度；

所述生产计划优化计算单元，从数据存储单元获取生产计划(计划切割长度、计划切割块数)、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围、铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度，计算出新的生产计划，并存储于数据存储单元；

所述客户端，显示实时生产计划，采用队列形式。

所述的计算出新的生产计划的步骤为：

步骤一、生产计划优化计算单元根据生产计划计算出上一炉未切割铸坯能按照生产计划切割完整铸坯的块数、完整铸坯的块数的切割长度、剩余长度和可优化长度；

步骤二、生产计划优化计算单元根据上述可优化长度，分二种情况对生产计划进行优化：情况a、如果可优化长度在定尺规格范围内，优化计算模块直接将剩余长度加坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；情况b、如果可优化长度不在定尺规格范围内，根据可优化长度分为两种情况：情况c、可优化长度小于定尺范围的最小值，情况d、当可优化长度大于定尺范围的最大值；

其中，情况c又分为两种情况，情况e：可优化长度满足情况c且可优化长度与上一块计划切割铸坯长度相加小于定尺规格范围的最大值；情况f：其他满足情况c的可优化长度；

对于情况e，生产计划优化计算单元把剩余长度与上一块铸坯长度合并为一块铸坯长度再加上坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；

对于情况f,改变上一块计划切割铸坯的长度；

生产计划优化计算单元对情况d的可优化长度进行优化计算，用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度。

本发明提供了一种快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化方法，方法是建立在上述装置的基础上的，具体实现方法是：数据通讯单元采集到现场基础自动化设备事件“快速更换中间包”后，触发生产计划优化计算单元对更换中间包期间和上一炉存在铸流中未切割的铸坯进行长度优化，具体步骤是：

步骤一、数据通讯单元从现场基础自动化设备读取铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度，存储到数据存储单元中；

步骤二、生产计划优化计算单元从数据存储单元读取上一炉钢水未切割铸坯的生产计划(计划切割长度、计划切割块数)、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围，其中计划切割长度应在定尺规格范围内；

步骤三、生产计划优化计算单元根据生产计划计算出上一炉未切割铸坯能按照生产计划切割完整铸坯的块数、完整铸坯的块数的切割长度、剩余长度和可优化长度。其中，剩余长度等于铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度减去上述完整铸坯的块数的切割长度；可优化长度等于剩余长度减掉坯尾设定长度。

步骤四、生产计划优化计算单元根据上述可优化长度，分二种情况对生产计划进行优化。情况a：如果可优化长度在定尺规格范围内，优化计算模块直接将剩余长度加坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；情况b：如果可优化长度不在定尺规格范围内，根据可优化长度分为如下两种情况，情况c：可优化长度小于定尺范围的最小值，情况d：可优化长度大于定尺范围的最大值。

其中，情况c又分为两种情况，情况e：可优化长度满足情况c且可优化长度与上一块计划切割铸坯长度相加小于定尺规格范围的最大值；情况f：其他满足情况c的可优化长度。

对于情况e，生产计划优化计算单元把剩余长度与上一块铸坯长度合并为一块铸坯长度再加上坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划。

对于情况f,优化计算方法是改变上一块计划切割铸坯的长度，具体步骤是：以预设长度为步长减少上一块计划切割铸坯的长度，使可优化长度进入定尺规格范围内，且上一块铸坯计划长度也在定尺规格范围。如果通过改变上一块铸坯计划长度，不满足保证可优化长度在定尺规格范围内，且上一块铸坯计划长度也在定尺规格范围，则以相同的优化步骤改变倒数第二块的计划切割铸坯长度，以此类推，直到满足可优化长度在定尺规格范围内，且前面未切割的铸坯计划长度也在定尺规格范围为止。

生产计划优化计算单元对情况d的可优化长度进行优化计算，优化计算方法是用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度，具体步骤是：用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度，将上述计算所得的长度作为可优化长度再进行可优化长度的判断。

步骤五、生产计划优化计算单元将计算出的新的生产计划存储于数据存储单元。

步骤六、数据通讯单元从数据存储单元中读取新的生产计划，发送给基础自动化设备。

步骤七、基础自动化设备按照生产计划中对各个铸流计划铸坯长度进行切割。

重复步骤一至步骤七，直到中间坯所在的铸坯切割完成。

所述的预设长度为0.1m。

本发明提供一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法,是通过优化生产计划，使接缝点所在的铸坯在下线后切除铸坯后部的“坯尾设定长度”和“坯头设定长度”的长度之和部分，仍能成为一块合格的铸坯，基本消除了中间坯成块报废的情况，提高金属收得率，降低了铸坯质量负责人员后续对中间坯的切割处理难度。

附图说明

图1本发明方法流程图

图2本发明控制装置结构图

具体实施方式

本发明提供一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法，通过优化生产计划，减少废坯的生成，适用于各种快速更换中间包期间对生产计划的调整优化控制，提高金属收得率，降低生产成本。

为能清楚说明本方法的技术特点，下面通过一个具体实施方式，对本方案进行阐述：

数据通讯单元采集到现场基础自动化设备事件“快速更换中间包”后，触发生产计划优化计算单元对更换中间包期间和上一炉存在铸流中未切割的铸坯进行长度优化，具体步骤是：

步骤一、数据通讯单元从现场基础自动化设备读取铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度35.8，存储到数据存储单元中；

步骤二、生产计划优化计算单元从数据存储单元读取上一炉钢水未切割铸坯的生产计划(计划切割长度10m、计划切割块数3)、坯头设定长度0.5m、坯尾设定长度2m、定尺规格范围8-12m，其中计划切割长度应在定尺规格范围内；

步骤三、生产计划优化计算单元根据上述步骤二读取的数据计算出上一炉未切割铸坯能按照生产计划切割完整铸坯的块数3、完整铸坯的块数的切割长度30m、剩余长度5.8m和可优化长度3.8m。

步骤四、生产计划优化计算单元根据上述可优化长度，判断可优化长度属于情况f，优化计算后得到新的生产计划：最后一块生产计划长度是14.5m、倒数第二块的生产计划长度是11.8m，倒数第三块的生产计划长度没有变化，仍是10m。

步骤五、优化计算模块将计算出的新生产计划存储于数据存储单元。

步骤六、数据通讯单元从数据存储单元中读取新的生产计划，发送给基础自动化设备。

步骤七、基础自动化设备按照生产计划中对各个铸流计划铸坯长度进行切割。

本发明还提供了一种对快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化装置，参见图2，

包括伺服器、工业计算机，伺服器与工业计算机相连接；伺服器中包括：数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元；工业计算机安装有客户端。

所述数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元运行于伺服器中；客户端运行于工业计算机中；

所述数据通讯单元，是通过工业以太网来完成数据存储单元与现场基础自动化设备的通讯；

所述数据存储单元，存储生产计划(计划切割长度、计划切割块数)、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围以及由所述数据通讯单元采集的铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度；

所述生产计划优化计算单元，从数据存储单元获取生产计划(计划切割长度、计划切割块数)、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围、铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度，计算出新的生产计划，并存储于数据存储单元；

所述客户端，显示实时生产计划，采用队列形式。

本发明提供的一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法，具有如下的优越性：

快速更换中间包期间，自动对更换之前一炉的铸坯进行长度优化，并优化之前的生产计划，使接缝点所在的中间坯在下线后切除铸坯后部的“坯头设定长度”和“坯尾设定长度”部分，仍能成为一块合格的铸坯，基本消除了因为快速更换中间包期间新开浇炉次的坯头与上一炉次的坯尾焊合部分所在铸坯成块报废的情况，提高金属收得率，降低了铸坯质量负责人员后续对中间坯的切割处理难度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化装置，其特征在于：装置包括伺服器、工业计算机，伺服器与工业计算机相连接；伺服器中包括：数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元；工业计算机安装有客户端；

所述数据通讯单元，是通过工业以太网来完成数据存储单元与现场基础自动化设备的通讯；

所述数据存储单元，存储生产计划、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围以及由所述数据通讯单元采集的铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度；

所述生产计划优化计算单元，从数据存储单元获取生产计划、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围、铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度，计算出新的生产计划，并存储于数据存储单元；

所述客户端，显示实时生产计划，采用队列形式。

2.如权利要求1所述的快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化装置，其特征于：所述的生产计划为计划切割长度和计划切割块数。

3.如权利要求1所述的快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化装置，其特征于：所述的计算出新的生产计划的步骤为：

步骤一、生产计划优化计算单元根据生产计划计算出上一炉未切割铸坯能按照生产计划切割完整铸坯的块数、完整铸坯的块数的切割长度、剩余长度和可优化长度；

步骤二、生产计划优化计算单元根据上述可优化长度，分二种情况对生产计划进行优化：情况a、如果可优化长度在定尺规格范围内，优化计算模块直接将剩余长度加坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；情况b、如果可优化长度不在定尺规格范围内，根据可优化长度分为两种情况：情况c、可优化长度小于定尺范围的最小值，情况d、当可优化长度大于定尺范围的最大值的情况；

其中，情况c又分为两种情况，情况e：可优化长度满足情况c且可优化长度与上一块计划切割铸坯长度相加小于定尺规格范围的最大值；情况f：其他满足情况c的可优化长度；

对于情况e，生产计划优化计算单元把剩余长度与上一块铸坯长度合并为一块铸坯长度再加上坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；

对于情况f,改变上一块计划切割铸坯的长度；

生产计划优化计算单元对情况d的可优化长度进行优化计算，用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度。

4.如权利要求3所述的快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化装置，其特征于：所述的剩余长度等于铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度减去上述完整铸坯的块数的切割长度；所述的可优化长度等于剩余长度减掉坯尾设定长度。

5.一种快速更换中间包期间铸坯的生产计划优化方法，其特征在于：

步骤一、数据通讯单元从现场基础自动化设备读取铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度，存储到数据存储单元中；

步骤二、生产计划优化计算单元从数据存储单元读取上一炉钢水未切割铸坯的生产计划、坯头设定长度、坯尾设定长度、定尺规格范围；所述的生产计划包括计划切割长度和计划切割块数，其中计划切割长度应在定尺规格范围内；步骤三、生产计划优化计算单元根据生产计划计算出上一炉未切割铸坯能按照生产计划切割完整铸坯的块数、完整铸坯的块数的切割长度、剩余长度和可优化长度；

步骤四、生产计划优化计算单元根据上述可优化长度，分二种情况对生产计划进行优化：情况a、如果可优化长度在定尺规格范围内，优化计算模块直接将剩余长度加坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；情况b、如果可优化长度不在定尺规格范围内，根据可优化长度分为两种情况：情况c、可优化长度小于定尺范围的最小值，情况d、当可优化长度大于定尺范围的最大值的情况；

其中，情况c又分为两种情况，情况e：可优化长度满足情况1且可优化长度与上一块计划切割铸坯长度相加小于定尺规格范围的最大值；情况f：其他满足情况c的可优化长度；

对于情况e，生产计划优化计算单元把剩余长度与上一块铸坯长度合并为一块铸坯长度再加上坯头设定长度作为最后一块铸坯的生产计划；

对于情况f,改变上一块计划切割铸坯的长度；

生产计划优化计算单元对情况d的可优化长度进行优化计算，用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度；

步骤五、生产计划优化计算单元将计算出的新的生产计划存储于数据存储单元；

步骤六、数据通讯单元从数据存储单元中读取新的生产计划，发送给基础自动化设备；

步骤七、基础自动化设备按照生产计划中对各个铸流计划铸坯长度进行切割；

重复步骤一至步骤七，直到中间坯所在的铸坯切割完成。

6.如权利要求5所述的优化方法，其特征在于：所述的剩余长度等于铸流中未切割的铸坯头部距钢水弯月面的长度减去上述完整铸坯的块数的切割长度；所述的可优化长度等于剩余长度减掉坯尾设定长度。

7.如权利要求5所述的优化方法，其特征在于：所述的改变上一块计划切割铸坯的长度，具体步骤为：具体步骤是：以预设长度为步长减少上一块计划切割铸坯的长度，使可优化长度进入定尺规格范围内，且上一块铸坯计划长度也在定尺规格范围；如果通过改变上一块铸坯计划长度，不满足保证可优化长度在定尺规格范围内，且上一块铸坯计划长度也在定尺规格范围，则以相同的优化步骤改变倒数第二块的计划切割铸坯长度，以此类推，直到满足可优化长度在定尺规格范围内，且前面未切割的铸坯计划长度也在定尺规格范围为止。

8.如权利要求5所述的优化方法，其特征在于：所述的用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度，具体步骤为：用可优化长度减掉生产计划中最后一块铸坯的计划切割长度，将上述计算所得的长度作为可优化长度再进行可优化长度的判断。

9.如权利要求7所述的优化方法，其特征在于：所述的预设长度为0.1m。